毫秒、微秒、納秒與飛秒,誰(shuí)是最短時(shí)間單位?時(shí)間能無(wú)限分割嗎?
來(lái)源:科學(xué)信仰
發(fā)布時(shí)間:2021-05-24
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《莊子·天下》中有著這樣一段話(huà):“一尺之棰,日取其半,萬(wàn)世不竭”,意思就是說(shuō):一尺長(zhǎng)的木棍,如果每天截取它的一半,那么永遠(yuǎn)也截取不完。能夠在數(shù)千年前就擁有如此認(rèn)識(shí),充分體現(xiàn)了中國(guó)古人深刻的哲學(xué)思想。

不過(guò)人類(lèi)對(duì)于世界的認(rèn)知會(huì)隨著文明的發(fā)展而不斷提升,所以這句話(huà)放在當(dāng)今,可就成為一句謠言了。從邏輯上來(lái)講,一根木棍,如果每天截取一半,雖然會(huì)一直變短,但似乎的確永遠(yuǎn)也截取不完,但得出這個(gè)結(jié)論是有前提的,這個(gè)前提就是:物質(zhì)能夠無(wú)限分割。物質(zhì)能夠無(wú)限分割嗎?不能。物質(zhì)分割的本質(zhì)就是微觀(guān)粒子的分離,比如我們可以把一塊鐵板截成兩塊,甚至可以把兩個(gè)鐵原子相互分離,如果還覺(jué)得不夠過(guò)癮,我們還可以把一個(gè)鐵原子拆分成原子核與核外電子,但這種分割并不能無(wú)限進(jìn)行下去。

世間所有的物質(zhì)都是由基本粒子所構(gòu)成的,即便是看得見(jiàn)摸不著的光,也是如此,而基本粒子就是物質(zhì)的最小單位,是不可再繼續(xù)分割的。

所以說(shuō),一尺之棰,日取其半,終有一日會(huì)只剩下一個(gè)基本粒子,此時(shí)也就無(wú)法再截取一半了,所以這句話(huà)是錯(cuò)誤的。

物質(zhì)無(wú)法無(wú)限分割,是因?yàn)槲镔|(zhì)存在著最小單位,那么如果我們分割的不是物質(zhì),而是時(shí)間呢?時(shí)間并不是物質(zhì),它也并非由一個(gè)個(gè)基本粒子所組成,那么時(shí)間是否可以無(wú)限分割下去呢?在日常生活中,我們能夠接觸到的最小的時(shí)間單位就是秒了,一秒鐘很短,如果不是故意加快速度,一秒鐘我們甚至無(wú)法完成一次呼吸。不過(guò)一秒鐘也很長(zhǎng),在一秒鐘之內(nèi),魔術(shù)師可以完成一系列我們所難以想象的動(dòng)作,而短跑運(yùn)動(dòng)員更是可以跑出數(shù)米之遠(yuǎn)。

對(duì)于短跑運(yùn)動(dòng)員而言,用秒來(lái)計(jì)時(shí)就顯得有些過(guò)于漫長(zhǎng)了,因?yàn)樵诙膛鼙荣愔校?jīng)常會(huì)出現(xiàn)數(shù)名運(yùn)動(dòng)員在同一秒鐘抵達(dá)終點(diǎn)的情況,所以目前國(guó)際上短跑比賽所使用的最小計(jì)時(shí)單位為百分之一秒。

百分之一秒是最小的時(shí)間計(jì)量單位嗎?并不是,因?yàn)樗且缓撩氲氖?。在宏觀(guān)環(huán)境之下,百分之一秒的確是夠用了,但如果在微觀(guān)環(huán)境之下,百分之一秒實(shí)在就顯得太過(guò)漫長(zhǎng)了,所以我們需要更小的時(shí)間計(jì)量單位,于是就有了一毫秒,也就是千分之一秒。如此短的時(shí)間能做什么事情呢?那可太多了,比如我們?cè)谥ゼ痈缃灰姿乱还P期貨買(mǎi)賣(mài)訂單,那么它大約需要15毫秒左右的時(shí)間傳送到紐約交易所,如果有另一個(gè)交易商的速度比我們快上一毫秒,那么它就能夠搶到更為有利的價(jià)格。

一毫秒是最小的時(shí)間計(jì)量單位嗎?也不是,在它之下還有一微秒,一微秒要比一毫秒小得多,它是百萬(wàn)分之一秒。微秒同樣也不是最小的時(shí)間單位,在它之下還有納秒,它是十億分之一秒。納秒之下還有飛秒,它是一千萬(wàn)億分之一秒。

如此之小的時(shí)間單位是做什么用的呢?它們主要是應(yīng)用于量子力學(xué)之中,不過(guò)在量子力學(xué)中,飛秒并不是一個(gè)很小的時(shí)間單位,反而是一個(gè)很大的時(shí)間單位,也就是說(shuō)還有比飛秒更小的時(shí)間單位存在,那就是普朗克時(shí)間。普朗克時(shí)間有多短呢?我們可以拿它和飛秒來(lái)進(jìn)行一下對(duì)比,飛秒,即一千萬(wàn)億分之一秒,也就是10的負(fù)15次方秒,而普朗克時(shí)間為10的負(fù)43次方秒,而這就是最小的時(shí)間單位,不可繼續(xù)分割。

普朗克時(shí)間為什么不可繼續(xù)分割,這個(gè)時(shí)間是如何得出的呢?

普朗克時(shí)間是由物理學(xué)家普朗克所提出的,就是他發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)可以分為不可再分割的單位,并將其命名為“量子”,且創(chuàng)造了一系列基本的量子單位。

要說(shuō)普朗克時(shí)間的得出,先得說(shuō)普朗克長(zhǎng)度,普朗克長(zhǎng)度是由引力常數(shù)、光速和普朗克常數(shù)的相對(duì)數(shù)值所決定的,它是理論上不可分割也不可達(dá)到的最小長(zhǎng)度單位,大致為1.6乘以10的負(fù)35次方米。而光速是宇宙間物質(zhì)運(yùn)行的最快速度,為每秒299792458米,而光走過(guò)一個(gè)普朗克長(zhǎng)度所用的時(shí)間就是普朗克時(shí)間。因?yàn)槠绽士碎L(zhǎng)度是最小且無(wú)法達(dá)到的長(zhǎng)度單位,而光速又是最快的速度,所以普朗克時(shí)間就是最小的時(shí)間單位,無(wú)法繼續(xù)分割,所以與物質(zhì)相同,時(shí)間也是不能無(wú)限分割的。

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